石煤提钒工艺评述.pdf

第 卷第通期 年月 湖南有色金属 卜 了 入 石煤提钒工艺评述 马士强刘世森 长沙有色冶金设计研究院 摘要本文对目前我国石煤提钒工艺的类型进行了分析对比 , 评述了各种工艺的优缺 点及提出今后提钒工艺的发展方向 , 对有关专业人员提钒工艺的研究具有参考价值 。 关键词 石谋 提机焙烧浸出 前言 钒 是一种较为重 要 的战略物资 , 以其 优 良的合金性能和催化作用 , 广泛地用 于冶金 、 国 防尖端技术及其他各个领域 。 目前 南非 、 前苏联 、 美国和芬兰生 产 的钒钦占世界钒产 量的 。 我 国的钒资源 主要是钒钦磁铁矿 和含钒石煤两种 。 其中含钒石煤中叭 。的储 量 占全国刃 总储 量的 以上 。 我国 年 代以来开始石煤的开 发 , 特别在南方含钒石 煤作为一种新类型钒矿资源 , 近 十多年来建 成钒厂 多座 , 年 产量 约 。 但是 , 我国石 煤提钒仍处 于 起步阶段 , 目前的钒选厂 还存 在技术水平不高 、 工艺过 程复杂 、 原材料消耗 大 、 生产成本高 、 回收率低等问题 。 为使石煤 提钒厂 , 特别是 对新建厂提高经济效益 , 本文 特对国内各类提钒工艺进行 分析 、 评述 , 供大 家参考 。 石煤提钒工艺工业生产类型 及指标 早 在 年代 , 湖 南 冶金研究所对岳阳新 开塘 钒 石煤进行了研 究 , 采用平炉钠 化焙烧 经典工艺 。 年 , 锦州铁合金厂进行了 晒煤用 回转窑进行钠化焙烧工业性试验 , 取 得成功 。 年 , 浙江 冶 金研究所等单 位相 继进行了高压碱浸含钒沥青煤渣提钒试验 。 年代以来 , 石煤提钒 取得较大 的 发展 , 湘 、 鄂 、 浙 、 赣 、 豫 、 桂 、 甘 、 皖 、 京 、 沪等省 市区冶 金 、 地质 、 化工和煤炭等部门有关科研 、 生 产 厂 矿 和高校广泛协作 , 开展 大 量 的研究 和各 种规模的生 产试验 , 为提高 总回 收率 、 简 化 流 程 、 降低生 产成本 、 减少 “三 废 ”对环 境污 染等提出 了各种提钒流 程 和试验方 案 , 归纳 起来主要有以下几个类型 。 钠盐氧化焙烧 一 水浸 出 一酸沉 粗钒 一碱溶 按盐沉钒 一 热解脱氨制得精钒的经典提钒工 乙 我国早期采用该工艺 的 石煤提钒厂 的 较 多 , 在湖南大多数是乡镇企业 , 如湖南新开钒 厂和安化钒厂是典型的钠化 法经典提钒工 艺 。 到 年代 , 钠化工艺 中的两步沉钒有 了 发展 , 如湖北的通城钒厂 、 桂花钒厂及我院设 计的丹江口钒厂采用 了钠 化焙烧 一 水浸 一 离子 交换 一 氨水沉钒工艺 。 该工艺虽采用了较先 进的离子交换法 , 但未改变钠化涪烧工艺的 本质 , 所以仍属此类工艺 。 氧化焙烧 一酸浸出一 中间盐 一 萃取 一按盐 沉 湖南有色金属 第卷 钒 一灼烧 制精钒工艺 该工艺 年通过小试 , 年 完成阶 段性试验 , 年在浙江建德提钒中试厂 完成中试 , 并通过鉴定 。 氧化焙烧 一酸 浸出 一萃取一按盐沉 钒 一 灼烧 制精钒工艺 该工艺为湖北鄂西第一钒厂采用 , 于 年在现场取得中试 成功 , 并投人 生产 , 其 。的总 回收率达 到 。 年 到 年 , 浙江 矿和陕西中村钒矿用该 工艺从含钒石煤 中提取 。完成 了扩大试 验 , 刃。的总回收率分别达到 和 , 并进行了大规模的工业生产厂的设计 。 氧化焙烧 一酸浸和杂质分 离 一 沉钒 一灼烧 制精钒工艺 该工艺由湖南洪江市黔城钒厂于 年 进行 中间试验并获得成功 , 年进行了工 业性生产试验 , 。总 回收率 , 比原 沿用的钠化工艺提高 。 与上述 两个 酸法工艺不 同之处是 浸出与杂质分离一步 完成 , 不需萃取和反萃取 , 流程简单 。 以上四种类型提钒工艺主要技术指标列 于表 。 表 四种类型提钒工艺主要技术指标 指标不难看出 , 无盐焙烧硫酸浸出 , 具有明显 的优越性 。 以上四种类型的提钒工艺是国内目前化 工业生 产中有代表性的工艺 。 除此外还有一 些局部有所改变的提钒工艺 , 如湖北丹江口 钒厂的钠化焙烧 一水 浸 一 离子交换 一沉 钒 , 尾渣 再酸浸的工艺 , 其生产指标有很大提高 , 总回 收率突破 。 本文对这些工艺不作更多的 评述 。 四种类型提钒工艺经济分析 一个钒厂要想取得较好的经济效益 , 与 采用 的工艺流程有 着密切的关系 。 但是不论 采用什么样的工艺流程都必须设法增加生 产 , 减少消耗 , 降低成本 , 才能在国内外钒市 场竞争 中占有一席之地 。 现将四种类型 的提 钒工艺生产厂家的生产成本指标列于表 。 表 四种类型提钒工艺生产的 生产成本指标 厂家主要工艺流程 生产规模 旧一 生产成本 元碗精钒一 经程 烧 焙艺流 化 钠工盐钒 食典提 湖南安化 东坪饥厂 经程 烧 流艺焙 化 工钠盐饥 提食典 开厂湖钒南新 仁 厂安江浙 帆 厂家 新开钒厂 安化钒厂 浙江安仁 哪西第一 钒厂 黔城钒厂 氧化焙 烧酸浸 杂质分离 氧化焙烧 一 酸漫 一 中问盐提钒工 艺流程 工艺流程 特点 原矿品位 焙烧转化率 浸出率 萃 取率 反萃取率 沉 钒 率 热 解率 产品品位 总回收率 湖北那西 第一钒厂 氧化焙烧 一 酸浸 一 萃取提钒工艺 流程 。 氧化焙烧 一 酸浸 杂质分离 一 沉帆 提钒工艺流程 城厂湖钒南黔 ‘月, 八 己 , ‘ ⋯ 叭己 口 以口 吞 。 。 。 从表可以看出 经典钠化焙烧工艺尽管 新开钒厂 和安化钒厂有多年生产经验 , 属 国 内经典工艺指标较好的 厂 , 但是与无盐焙烧 的酸浸工艺相比 , 总回收率相差较大 , 从技术 由表可见 无盐氧化焙烧 一酸 浸工艺生 产成本比钠化焙烧经典工艺生产成本低得 多 , 经济效益较显著 , 所以具有较 强的生命 力 。 钠化焙烧提钒工艺要消耗大量食盐 , 其 用量随石煤矿石性质不同而异 , 一般 为 一 占原矿的百分比 。 仅食盐这一项消 耗即占生产成本的 。 表中所列安 化东坪钒厂生产成本为 元吨精钒 , 是在钠化焙烧工艺中最低的厂家 , 该厂技术 第期 马士强等 石煤提机工艺评述 表 国内酸浸提钒同类厂家的酸耗 占 童 耗 量酸石 硫矿 厂家研 究单位工艺 流 程 生产规模 一 湖南黔城钒厂黔城钒厂氧化焙烧 一 酸浸杂质分离 一 沉饥 湖北那西第一钒厂校工业北京五所第一钒厂氧化焙烧 一 酸浸 一 萃取 陕西中村钒矿 校工业北京五所长沙有色设计院 硫酸浸出 一 萃取 浙江安仁饥厂浙江化工研究所安仁饥厂 氧化焙烧 一 酸浸 一 中间盐 一 萃取 浙江余杭鸿鸟帆厂浙江农业大学浙江煤炭设计院酸浸 一 碱性低沮直接暇化法 国营 厂校工业北京化工冶金研究院 氧化焙烧 一 酸浸 一 萃取 国营 矿钒厂江西煤炭研究所 矿科研所 权化焙烧 一 拌酸加沮 熟化 一 萃取 工业试生产 中试 扩大试验 生产试 验 扩大试 验 扩大试 验 扩大试 验 。 。 水平较高 , 科学管理较好 。 其次就是湖南新 开钒厂 , 其它采用钠化焙烧经典提钒工艺的 厂家其生产成本大多 在 万元吨精钒以 上 。 以钒渣为原料的大型钒厂 锦州铁合 金厂 , 年产五氧化二钒 , 采用钠化焙烧 经典工艺 , 其生产成本亦高达 万元吨 精钒 。 无盐氧化焙烧 一 酸浸工艺 , 其特点就是取 消了食盐 , 因而大大降低了生产成本 。 但酸 浸工艺所消耗的硫酸和氨水 , 特别是硫酸用 量 , 对生产成本影响最大 。 国内一些采用酸 浸的钒厂在减少硫酸用量上做了大 量的工 作 , 取得了 明显的成绩 。 例如湖南黔城钒厂 采用无盐氧化焙烧 一酸浸和 杂质分离 一沉钒 工 艺 , 其硫 酸用量只占矿石量的 , 其中 用于浸出 、 用于沉钒 , 氨水用量占矿 石量的 。 两项消耗只 占生产成本 , 在国内石煤厂家中实属罕见 。 现将国内酸浸 提钒 同类厂家的酸耗列于表 。 表对比表明 黔城钒厂在国内酸浸提钒 厂家中酸耗量最低 。 四种类型提钒工艺优缺点比较 我国含钒石煤的物质组成比较复杂 , 钒 的赋存状态和价态变化多样 。 选择石煤提钒 工艺流程应根据不同地区石煤的物质组成 、 钒的赋存状态 、 价态等特性进行全面考察 , 并 以石煤中钒的氧化 、 转化作用作为制定合理 提钒流程的依据 。 其技术关键在于焙烧和浸 出 , 其本质是石煤中钒的氧化和转化 , 即石煤 中钒 由低价氧化至高价五价 , 并转为溶解 度较大 的可溶钒包括水溶钒和酸溶钒 , 进 入溶液 , 实现固液分离 。 此外要选择工艺过 程短 、 结构简单 、 指标高 、 消耗低的流程 , 实现 最优化 , 才能使企业在激烈的市场竞争 中立 于 不败之地 。 以上四种提钒工艺之特点分述如下 。 钠化焙烧 一水漫 提钒工艺 该工艺设备要求不高 , 技术简单 , 投资不 大 , 易于 上 马 , 只要对平窑做些改进 , 采取环 保措 施 , 仍适合于 小 厂使用 , 特别是乡镇企 业 。 但这一流程在实际 生产中存在下述主要 问题 。的转浸率和 回收率较低 , 石煤耗 量大 , 资源浪费严重 。 采用平窑焙烧 , 每平米窑底面积年产 焙烧量只有 , 不适合大规模生产 。 从水浸液 到取得精钒的工艺流程较 长 , 生产过程复杂 , 不能连续生产 , 机械化程 度差 , 劳动强度大 , 且消耗材料多 , 生产成本 高 。 钠化焙烧时 , 产生大量 、 气体以 及少量的 气体 , 需要设置大量的废气 , 废 水处理装置 , 否则对周 围环境将产生严重的 污染 。 叙化焙烧 一酸浸一萃取工 艺和酸浸 一中间 盐 一萃取工艺 的优点 酸浸 一萃取 和硫酸 一中间盐 工艺与钠化焙 烧 一水浸工艺相 比具有的共同优点 酸法提高了刃 。回 收率 , 从而大大降 湖南有色金属 第卷 低了资源消耗 , 提高了资源利用程度 。 酸浸 一萃 取 、 酸浸 一中间盐和钠 化法总回收 率及吨钒耗矿石量的 比较列于表 。 表 种提钒方法的回收率 及吨钒矿石量对比 提钒方法 钠盐焙烧工艺 酸浸拐萃取 了 硫酸冲问盐 由于 总回收率的提高 , 企业的经济效益 得到改善 。 酸法降低生产成本 , 提 高了经济效 益 。 从表看出酸法的 生产 成本低 , 最低达每 吨精钒 万元 。 这 是钠化 工艺 难以办到 的 。 提高了劳动生产率 。 由于简化了生产 过程 , 机械化程度高 , 定员柑应减少 , 工人劳 动强度减小 , 劳动生产率提高近倍 。 工艺流程短 。 酸法采用溶剂萃取 、 离 子交换法等手段 , 将传统的酸沉 、 碱溶二步沉 钒制取精钒工艺改为一步沉钒工艺 , 生产连 续性强 , 生产周期短 , 减少了钒的损失 。 它适 应于大型工业生 产 。 三废减少 , 环境改善 。 由于酸法避免 了钠化焙烧过程中产生 的氯气和氯化氢气体 对环境的污染 , 省 去了庞大的烟气处理设 施 。 废水排出量少 , 且易处理 。 废水经石灰 乳处理即可 达到国家排放标准 。 氧化焙烧 一酸浸 和杂质分离工艺的优点 该工艺与钠盐焙烧工艺相 比 , 除具有酸 法工艺的提高了刃 。的总 回收率 、 降低生产 成本提高了经济效益 、 三废减少 、 环境改善等 优点外 , 还具有流程结构简单之特点 将稀酸 浸 出 和杂质分离一步即可完成 , 然后将溶液 酸度调 整 在 的条件下 一步沉钒 , 即 可得到精钒 。 比酸浸萃取和硫酸 中间盐法流 程更短 、 更简单和便于操作管理 , 其次是酸耗 量特少 , 只占原矿石量的 。 由于采用该 工艺生产的湖南黔城钒厂设备陈旧 、 效率低 、 尚未充分发挥出该工艺的先进性 , 工业生产 的总回收率 , 比小试总 回收率 低 。 只要改进设备 , 适应工艺要求 , 提高效率 , 减少人 为因素 , 加强科学 管理 , 总 回收率还可提高 。 尽管该工艺的总回收率只 , 比酸浸 一 萃取和硫酸 一 中间盐工艺的 总回收率 和 低 和 , 可它的生产成本为 万元峭钒 , 比鄂西第一钒厂的酸浸 一 萃取工艺生产成本 ∀ 万 元/t精钒低597 6 元/t精钒 。 这说 明该厂采用 此工艺 , 还有很大的潜力 。 5 结语 十多年来 , 我国石煤提钒工艺 、 技术及其 设备的研制和 生产实践已取得长足进展 , 根 据我 国石煤的特 点提出了各种提钒工艺流 程 。 上述4类仅为其中有代表性的几种 。 综 合以上几个方面 的 比较 , 可以肯定地指出 酸 浸提钒工艺比食盐钠化焙烧经典流程具有多 方面的优点 。 因此 , 为适应今后国内外钒市 场的竞争 , 必须以精钒产品质优价廉的优势 才能取胜 。 为了提高钒的总 回收率 、 提高资 源利用率 、 减少原材料消耗 、 降低成本 、 减少 环境污染 , 酸法提钒工艺取代钠化 焙烧经典 工艺流程 , 是石煤提 钒工艺改革的 必然趋 势 。 收稿日期 1997一 11 一 20 R 。月日万 度 Va Z班d i um E吐r a 戊沁nfn加n段I a lyo,】 M a Sh匆 h a g L i n Shi s h eng c腼哪细助沙田公啥耐 凡洲如d .了 . 幽血o fM 可 M位助卿少 A b对 ,d A n 目醉自助dc om脚几加n如 m时e w肋 re s l x犯t t o var双洲巧 ty p圈 o f v a n a d i切口曰忿肚垃刀p找祀e 石田 f r o m sh目y仪川 加t h 奴址血曲y . 叨d 创刀n o口允任山y . 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